Вакуумный аппарат для рафинирования оловянных сплавов

Изобретение относится к области рафинирования цветных металлов, в частности к аппаратам для рафинирования цветных металлов. Вакуумный аппарат для рафинирования оловянных сплавов дистилляцией содержит цилиндрическую вакуумную камеру, по продольной оси которой размещен графитовый нагреватель, смонтированный на верхней крышке вакуумной камеры, по периферии камера изнутри окружена цилиндрическим многослойным перфорированным экраном, а внутри ее установлена колонна кольцевых испарительных тарелей, к верхней из которых подведен металлопровод, соединенный с барометрической трубой, погруженной в котел исходного сплава, а снизу камера снабжена барометрическими трубами, погруженными в котел отвода конденсата и котел чистого олова из камеры, в котором котлы отвода конденсата, чистого олова и исходного сплава снабжены тензодатчиками контроля веса, связанными через контроллер с регулятором расхода электроэнергии нагревателем и регулятором питания котла исходного сплава, обеспечивается повышение выхода конечных продуктов со снижением возврата некондиционных продуктов, особенно при смене состава исходного сплава. 1 ил.

 

Изобретение относится к рафинированию металлов, в частности к аппаратам для рафинирования цветных металлов.

Известен [1] вакуумный аппарат для непрерывного рафинирования металлов дистилляцией примесей из олова, включающий колонку тарелей, окруженную многослойным перфорированным экраном, центральный нагреватель, барометрические металлопроводы для подачи металла в аппарат и выпуска продуктов дистилляции из него.

Недостатком аппарата является высокая емкость аппарата по металлу.

Известен [2] и принят за прототип вакуумный аппарат для рафинирования оловянных сплавов посредством дистилляции, содержащий цилиндрическую вакуумную камеру, внутри которой установлена колонна испарительных тарелей, окруженная цилиндрическим многослойным перфорированным экраном, установленный по продольной оси графитовый нагреватель, смонтированный на верхней крышке вакуумной камеры, и барометрические трубы для отвода продуктов из камеры.

Недостатком аппарата является длительный выход на режим при смене исходного металла, что приводит к высокой циркуляции полупродуктов и к повышенному расходу электроэнергии.

Это объясняется конструктивными особенностями. Для получения кондиционного содержания примесей в чистом олове периодически каждый час отбираются пробы в анализ. Периодичность опробования определяется сменой объема металла, постоянно находящегося в печи. При содержании примесей в продукте выше кондиции регулятором снижают расход подачи исходного металла. При этом повышается температура на тарелях и увеличивается скорость отгонки примесей. Так повторяется до тех пор пока очищенное олово станет удовлетворять кондиционному содержанию. Одновременно повышается выход олова в конденсат. Конденсат с высоким содержанием олова требует многократных повторных операций дистилляции. Очищенное олово с некондиционным содержанием примесей также требует повторных операций дистилляции.

Задачей изобретения является достижение технического результата, направленного на устранение недостатков прототипа для сокращения циркуляции некондиционных полупродуктов.

Технический результат достигается тем, что в известном вакуумном аппарате для рафинирования сплавов посредством дистилляции, содержащем цилиндрическую вакуумную камеру, по продольной оси которой размещен графитовый нагреватель, смонтированный на верхней крышке вакуумной камеры, при этом по периферии камера изнутри окружена цилиндрическим многослойным перфорированным экраном, а внутри ее установлена колонна кольцевых испарительных тарелей, к верхней из которых подведен металлопровод, соединенный с барометрической трубой, погруженной в котел исходного сплава, а снизу камера снабжена барометрическими трубами, погруженными в котел отвода конденсата и котел чистого олова из камеры новым является то, что котлы отвода конденсата, чистого олова и исходного сплава снабжены тензодатчиками контроля веса, которые связаны через контроллер с регулятором расхода электроэнергии нагревателем и регулятором питания котла исходного сплава.

Такое конструктивное исполнение аппарата позволяет определять изменение веса конденсата по тензодатчику котла отвода конденсата, сравнивать контроллером с требуемым выходом конденсата для текущего состава исходного сплава и оперативно регулятором вносить изменения расхода подачи исходного сплава.

Это дает возможность снизить циркуляцию некондиционных полупродуктов и расхода электроэнергии.

На чертеже изображен вакуумный аппарат в продольном разрезе.

Устройство состоит из цилиндрической вакуумной камеры 1 с крышкой 2 и днищем 3.

Внутри вакуумной камеры 1 помещены кольцевые тарели 4 для подогрева рафинируемого сплава и кольцевые испарительные тарели 5 для испарения примесей из сплава, которые расположены друг над другом, кольцевые тарели 4, 5 изготовлены из электродного графита.

Верхняя тарель 4 служит только для подогрева поступающего в аппарат исходного сплава до температуры, при которой начинается испарение низкокипящих примесей.

Верхняя тарель 4 закрыта графитовой крышкой 6, в которую вставлена воронка 7, в которую вставлен металлопровод 8 подачи исходного сплава, погруженного в обогреваемый котел 9 исходного сплава.

Кольцевые тарели 5 имеют кольцевую канавку для протекания рафинируемого сплава. В каждую из тарелей 5 встроено отводное отверстие для стока сплава на нижеследующую тарель. Отверстие устанавливается таким образом, что на каждой тарели образуется определенный слой 0,5-1,0 см сплава. По оси кольцевых тарелей 4, 5 вставлен графитовый нагреватель 10. Графитовый нагреватель 10 представляет собой разрезной стержень, который встроен во внутреннюю полость тарелей 4, 5, имеющий продольный паз и на одном конце утолщение поперечного сечения для резьбового соединения графитового нагревателя 10 с медными водоохлаждаемыми токоподводами 11, закрепленными на верхней крышке 2. Токоподводы в электрической схеме соединены с регулятором расхода электроэнергии.

Внутри рабочего пространства вакуумной камеры 1 между кольцевыми тарелями 4, 5 и стенками вакуумной камеры 1 размещаются теплоизолирующие экраны 12, которые являются перфорированными цилиндрическими обечайками из графита и предусмотрены для уменьшения теплопотерь и для осуществления конденсации паров сплава по пути к вакуумпроводу 13.

Все экраны 12 имеют взаимно перекрытые отверстия 14, которые смещены относительно оси друг друга, для снижения теплопотерь излучением, повышения отдачи тепла от паров и достижения конденсации.

Кольцевые тарели 5 и экраны 12 смонтированы на графитовой подине 15, которая снабжена пазами 16 сбора конденсата, каналом 17 перетока конденсата с экранов и каналом 18 перетока олова от тарелей. Канал 17 соединен с воронкой 20, вставленной в барометрическую трубу 22. Канал 18 соединен с воронкой 19, вставленной в барометрическую трубу 21. Нижний конец барометрической трубы 21 погружен в обогреваемый приемный котел 23 чистого олова. Нижний конец барометрической трубы 22 погружен в обогреваемый приемный котел 24 отвода конденсата. Котел отвода конденсата 24 установлен на тензодатчик давления 26 для контроля веса. Котел чистого олова 23 установлен на тензодатчик давления 25 для контроля веса. Котел исходного сплава 9 установлен на тензодатчик давления 28 для контроля веса и снабжен регулятором 29 питания сплава из котла исходного сплава в барометрическую трубу 27.

Вакуумный аппарат действует следующим образом.

Рафинируемый оловянный сплав из котла 9 исходного сплава по барометрической трубе 27 металлопровода 8 попадает через воронку 7 в крышке 6 в верхнюю кольцевую тарель 4, подогревается, перетекает на нижние тарели и нагревается до 1000°С. При этой температуре свинец и висмут испаряются. Сплав последовательно протекает по кольцевым тарелям 5. Из-за низкого остаточного давления в аппарате 1 имеющиеся в олове свинец и висмут постепенно испаряются по мере протекания сплава вниз по кольцевым испарительным тарелям 5.

Готовое отрафинированное олово попадает из нижней кольцевой тарели 5 по каналу 18 в воронку 19, по барометрической трубе 21 сливается в приемный котел 23 чистого олова. Пары свинца, висмута и, частично, олова конденсируются в жидкое состояние преимущественно на экранах 12, стекают в пазы 16, по каналу 17 стекают в воронку 20 и по барометрической трубе 22 - в приемный котел отвода конденсата 24.

Изменение веса конденсата по тензодатчику 26 котла отвода конденсата контроллер сравнивает с требуемым выходом конденсата для текущего состава исходного сплава и оперативно регулятором 29 вносит изменения расхода подачи исходного олова по тензодатчику 28 котла 9 исходного сплава через контроллер расхода электроэнергии нагревателя. Каждому составу исходного сплава по содержанию Pb, Bi соответствует оптимальный выход конденсата (Pb+Bi+Sn), характерный для конструктивной особенности аппарата и оптимальных параметров (температура, вакуум, производительность подачи). По отклонению показаний тензодатчика 26 котла отвода конденсата 24 от заданного изменяют производительность (расход) подачи из котла 9 исходного сплава регулятором 29 вручную или автоматически. При превышении показаний тензодатчика 26 конденсата от требуемого выхода конденсата повышают регулятором 29 подачу исходного сплава из котла 9 по показаниям тензодатчика 28. При превышении содержания примеси Pb, Bi в очищенном олове от кондиции уменьшают регулятором 29 производительность подачи исходного сплава на пропорциональную величину по тензодатчику 28 подачи исходного сплава из котла исходного сплава 9. По полученным анализам проводится контрольная корректировка расхода исходного сплава уменьшением регулятором 29 подачи исходного сплава по изменению показаний тензодатчика 28 подачи исходного сплава и получают в котле 23 чистое олово с кондиционным содержанием примесей.

Аппарат приобретает новое свойство, повышается чувствительность регулятора расхода исходного сплава на получение качественных продуктов, способность к автоматическому регулированию и снижению возвратного оборота сплава. При испытаниях дистилляции исходного сплава с содержанием 4% свинца и 0,1% висмута при вакууме 0,1 мм рт.ст. и установленной силе тока 500 А и подачей расхода исходного сплава 12 кг/мин получен выход конденсата 15% по показаниям тензодатчика котла отвода конденсата, что выше статистически требуемого для данного состава исходного сплава. Проведена корректировка расхода исходного олова до 13,5 кг/мин. Через 10 мин после изменения расхода подачи исходного сплава отмечен выход конденсата 13,5% и получено кондиционное содержание свинца 0,01% в чистом олове. В то время как в известных аппаратах вносятся изменения более чем через час. Снижается вес возвратного сплава в 5 раз.

Аппарат повышает оперативность изменения переработки разносортного сырья, улучшает качество получаемого сплава, снижает циркуляцию оборотных полупродуктов до выхода на оптимальное качество.

Литература

1. Авт. свид. СССР №453083,1977 - С 22 В 9/02.

2. Патент России №2088681, 22.06.95 - С 22 В 9/02.

Вакуумный аппарат для рафинирования оловянных сплавов дистилляцией, содержащий цилиндрическую вакуумную камеру, по продольной оси которой размещен графитовый нагреватель, смонтированный на верхней крышке вакуумной камеры, при этом по периферии камера изнутри окружена цилиндрическим многослойным перфорированным экраном, а внутри нее установлена колонна кольцевых испарительных тарелей, к верхней из которых подведен металлопровод, соединенный с барометрической трубой, погруженной в котел исходного сплава, а снизу камера снабжена барометрическими трубами, погруженными в котел отвода конденсата и котел отвода чистого олова из камеры, отличающийся тем, что котлы отвода конденсата, чистого олова и исходного сплава снабжены тензодатчиками контроля веса, которые связаны через контроллер с регулятором расхода электроэнергии нагревателем и регулятором питания котла исходного сплава.